专利名称：具有导电轨道矩阵网络的触摸传感器和触摸控制屏幕的制作方法
具有导电轨道矩阵网络的触摸传感器和触摸控制屏幕本发明涉及一种具有导电轨道矩阵网络的触摸传感器。本发明还涉及一种应用这种触摸传感器的触摸控制屏幕。一般而言，本发明涉及触摸传感器领域，并且尤其涉及能够利用触摸传感器同时检测多个物体接触区域，例如用户的手写笔或者手指的接触区域的多点触摸传感器。当这种触摸传感器被组装到显示屏时，可以形成触摸控制屏幕，该触摸控制屏幕允许按照在显示屏上示出的要素(图形对象，图标，图像)，通过考虑从透明触摸传感器获取的数据来产生软件或设备的控制行为和/或所示出要素的操作。已知悉在文献EPl 719 047中尤其描述了这样一种触摸传感器。该触摸传感器包括具有导电轨道矩阵网络的触摸检测区，该矩阵网络导电轨道包括在第一绝缘层上的列和在第二绝缘层上的行。触摸传感器的第一和第二绝缘层被彼此相对布置从而产生导电轨道矩阵网络。由此得到导电轨道的行/列矩阵，导电轨道的行/列矩阵允许通过检测导电轨道的每个交叉区域处的阻抗(电阻，电容)变化，来检测出触摸传感器上与该交叉区域相对应的物体(用户的手写笔，手指)的存在。触摸传感器还包括在矩阵网络的行和列之间延伸的导电轨道网络和接口连接器，接口连接器用于与触摸传感器的控制系统通信，从而管理传感器的运转并处理获取的数据，尤其是传送的电信号。 这种导电轨道网络用于在行和列与接口连接器之间传送电信号。导电轨道网络在触摸传感器中占有重要地位，而且在矩阵网络中行和列的数量很大的情况下更为重要。若导电轨道导致在接口连接器处的大量输入/输出(英语为1/0，即Input/Output),则导电轨道会造成传感器成本增加。单纯为了举例说明的目的，用于书写的触摸传感器，其精度为每英寸250点(250PPP (Point Par Pouce),或者英语术语DPI (Dots Per Inch),即每英寸点数)，具有对角长25厘米的触摸检测区域并包含大约2000行和1500列。因此必须准备3500个导电轨道将每一行和每一列与接口连接器的输入/输出端
口连接。本发明的目标在于简化触摸传感器的实现，尤其是减少为了处理触摸传感器采集的数据和实现功能所需的导电轨道的数量。因此，本发明涉及一种触摸传感器，包括触摸检测区和导电轨道网络，触摸检测区包括导电轨道矩阵网络，导电轨道在第一绝缘层上构成列并且在第二绝缘层上构成行，第一和第二绝缘层被彼此相对布置，导电轨道网络用于利用触摸传感器的控制系统在矩阵网络的行和列与接口连接器之间传送电信号。根据本发明，触摸传感器包括分别与导电轨道矩阵网络中的行和列关联的控制电路，导电轨道网络在控制电路和接口连接器直接按延伸。因此，将用于直接产生矩阵网络的矩阵网络的每一行和每一列的功能的控制电路(英语术语也称为“drivers”，驱动器)直接集成到触摸传感器中，从而能够减少用于管理触摸传感器的整体运转所需的导电轨道数量。根据本发明的有利特征，导电轨道网络包括用于将二进制寻址信号传送给控制电路的导电轨道子集。因此通过二进制寻址信号对控制电路进行控制。有限数量的导电轨道能够将这样的二进制寻址信号提供给矩阵网络中的大量行和列。在应用触摸传感器的实际方式中，每个控制电路用于在接收到预定的二进制寻址信号时，向矩阵网络的一列供应电压，而其它的列被置于高阻态，以及向所述矩阵网络的一行供应电压，而其它的行(Rn)被置于高阻态。同时，每个控制电路用于在接收到预定的二进制寻址信号时，向矩阵网络的一行传送电信号，而其它的行被接地，以及向矩阵网络的一列传送电信号，而其它的列被接地。因此可以独立控制矩阵网络中每一行和每一列的运转，从而借助于电信号的特征变化实现对触摸传感器上一个或多个受压点的检测。实际上，矩阵网络中的每一行只有特定的一个二进制寻址信号与之关联，矩阵网络中的每一列也只有特定的一个二进制寻址信号与之关联。根据本发明的有利特征，对导电轨道矩阵网络的行和列实施顺序扫描，导电轨道子集用于顺序传送分别与行和列关联的一组特定的二进制寻址信号。实际上，在触摸传感··器的第一和第二绝缘层上实现控制电路。因此，在触摸传感器的每一个绝缘层上都可以实现控制电路，例如，在实现导电轨道网络和在每个绝缘层上实现触摸检测区域的行和列的矩阵网络的的过程中，通过导电性油墨的印刷或者导电层的蚀刻实现控制电路。根据第二方面，本发明还涉及一种触摸控制屏幕，包括前面所述的触摸传感器和并置的显示屏幕。所述触摸控制屏幕有着与前面所述的触摸传感器类似的特点和优点。在下面的描述中本发明其它特性和优点将更加明显。以举例说明而非限定的方式给出附图，在附图中:-
图1是示出根据本发明实施例的触摸传感器的示意图；-图2是示出图1所示触摸传感器的行的控制电路的示意图；-图3是示出图1所示触摸传感器的列的控制电路的示意图；-图4是示出列的控制电路实现示例的电路示意图；以及-图5是示出行的控制电路实现示例的电路示意图。参照图1，首先描述根据本发明的实施例的触摸传感器10。该触摸传感器10包括触摸检测区11。该触摸检测区优选地称为多触点检测区，也就是说，适于同时检测在触摸传感器10的触摸检测区11的表面处的多个受压点或者施加在该表面上的多个按压点。图1中示意地示出导电轨道矩阵网络，这些轨道由此在触摸检测区11中形成行和列。根据图1所示的方向约定，行R (按照英语术语“Row”(行)表示)是水平延伸的，列C (按照英语术语“Column”(列)表示)是竖直延伸的，并且与行R垂直。按照已知的方式，行R由形成在触摸传感器的第一绝缘层上的第一系列的平行导电轨道实现，列C由形成在触摸传感器的第二绝缘层上的第二系列的平行导电轨道实现。在制造时，两个绝缘层被彼此相对地布置，利用空气层或绝缘材料来分隔互相垂直地布置在触摸检测区10中的两组导电轨道。有利的是参考文献EPl 719 047中的描述来对触摸传感器10进行详细描述。行和列组成的矩阵由此限定了交叉区域或交叉点，在这些交叉区域或交叉点处检测阻抗，例如电阻的变化，使得能够检测到与该交叉区域相对应的物体的存在。为了管理触摸传感器的运转，还准备接口连接器12以将触摸传感器10电连接至外部操作系统，从而能够管理在触摸传感器10处获取的数据。
同样，必须在触摸传感器中准备导电轨道网络13，14，导电轨道网络134，14允许将触摸传感器10的触摸检测区11电连接至接口连接器12。如将在下面的描述中再次出现的那样，由于与触摸传感器10的每一行R和每一列C关联的控制电路被集成在触摸传感器中，在此导电轨道网络13，14的导电轨道数量被限制。更确切地说，触摸传感器10包括用于控制行R的运转的一组控制电路RD (英语术语“Row Driver"(行驱动器)的首字母组成)和用于控制列C的运转的一组控制电路⑶(英语术语“Column Driver"(列驱动器)的首字母组成)。图2中，更加详细地示出了与行R关联的一组控制电路RD的例子。该组控制电路RD由此包括分别与每一行Rn关联的控制电路RDn。在该实施例中，完全以非限定性的方式，考虑触摸传感器10的行Rn的数量为64。因此在特定示例中，下标η从O到63变化。其工作原理是，每一个控制电路RDn的运转受寻址信号或者识别符的控制，寻址信号或者识别符允许按照特定地址独立控制每一个控制电路RDn。为此，二进制寻址信号被传送给一组控制电路RDn，二进制寻址信号以与每一个控制电路RDn的特定地址相对应的间隔改变。在该特定示例中，行Rn的η的数量为64，可以通过由6个导电轨道(6个导电轨道组成的网络可以传送26个不同的二进制值)组成的导电轨道子集13a传送二进制寻址信号。每个控制电路RDn还由第二导电轨道子集13b供电，第二导电轨道子集13b用于尤其根据在每一时刻接收到的二进制寻址信号的值，传送被不同控制电路RDn所考虑或忽略的控制信号。在该实施例中，以完全非限定性的方式，第二导电轨道子集13b尤其允许传送电压VR (例如5伏)的电信号、不同行Rn的接地GND (英语术语“Ground”的缩写)电信号、或者控制信号C和E，后面将照图4和5描述控制信号C和E的应用。注意到借助于控制电路RDn与每一行Rn的关联，导电轨道网络13的导电轨道13a, 13b的数量相对较少,在该示例中为9个。在现有技术中，需要64个导电轨道来把每一行Rn连接到接口连接器12，而上述数量不管怎样都远小于64。可以用类似的方法来说明与触摸传感器10的列C相关联的一组控制电路⑶。同样，该组控制电路⑶包括分别与每一列Cm关联的控制电路CDm。
在该实施例中，以完全非限定性的方式，考虑触摸传感器10的列Cm的数量为128。同样，在该特定示例中，下标m从O到127变化。如前面所述，每一个控制电路CDm的运转受寻址信号或者键控信号的控制，寻址信号或者键控信号允许按照特定地址独立控制每一个控制电路CDm。为此，二进制寻址信号被传送给一组控制电路CDm，二进制寻址信号以与每一个控制电路CDm的特定地址相对应的间隔改变。在该特定示例中，列Cm的数量m的为128，可以通过由7个导电轨道(7个导电轨道组成的网络可以传输27个不同的二进制值)组成的导电轨道子集14a传送二进制寻址信号。每个控制电路CDm还由第二导电轨道子集14b供电，如前面所述，第二导电轨道子集14b用于尤其根据每一时刻接收到的二进制寻址信号的值，传送被不同控制电路CDm所考虑或忽略的控制信号。在该实施例中，以完全非限定性的方式，第二导电轨道子集14b尤其允许传送电压VC (例如5伏)的电信号、不同列Cm的接地GND (英语术语“Ground”的缩写)电信号、或者控制信号C和E，后面将描述C和E的应用。如前面所述，注意到借助于控制电路CDm与每一列Cm关联，导电轨道网络14的导电轨道14a, 14b的数量相对较少,在该示例中为10个。在现有技术中，需要128个导电轨道来将每一列Cm连接到接口连接器12，而上述数量不管怎样都远小于128。`一组控制电路CDm与列Cm关联，一组控制电路RDn与行Rn关联，这使得在对触摸传感器10的矩阵网络的行Rn和列Cm进行扫描时,一方面能够控制每一列(或每一行)的电压的供应，另一方面能够控制每一行(或每一列)上电特性的测量。在该实施例中，以单纯说明的方式，考虑在扫描矩阵网络时，与每一列Cm关联的控制电路CDm控制每一列Cm的电压的供应，而与行Rn关联的控制电路RDn控制每一行Rn上电信号的顺序测量。当然，扫描也可能相反的，行被供应电流而在每一列上电信号被读取。在一个实施例中，顺序扫描还可以是周期性交替的。文献FR2 925 715中尤其描述了这种交替顺序扫描的方法。事实上，为了实现顺序扫描，第一个控制电路⑶O对第一列CO供应电压，而其它的控制电路CDm将其它的列Cm置于高阻态；于是，第一个控制电路RDO将来自第一行RO的电信号进行传送，其它的控制电路RDn将其它的行Rn接地。然后，第一个控制电路RDO将第一行RO接地，第二个控制电路RDl将来自第二行Rl的电信号进行传送，并且类似地直到所有的行Rn被扫描。此后，第一个控制电路⑶O将第一列CO置于高阻态，轮到第二个控制电路⑶I被允许对第二列Cl供应电压，并且行Rn的顺序扫描因此采用如前所述方式。同样，对所有的列Cm进行顺序扫描。参照图4，将描述应用于与列Cm的供电相关的控制电路CDm的电子电路。控制电路CDm包括与逻辑门40，其像控键一样进行作用。因此当寻址信号被与列Cm的地址相对应的第一导电轨道子集14a传送时，根据信号E (英语术语“Enable”，使能)，控制电路CDm让电压Vc (例如等于5伏)的信号进入相关的列Cm。当列Cm没有被电压Vc的信号供电时，信号C (英语术语“Clear”，清零)和GND允许进行控制使列Cm接地。以类似的方式，与行Rn关联的控制电路RDn示于图5中。控制电路RDn包括与逻辑门50，其像控键一样进行作用。根据对与逻辑门50进行供电的信号E，逻辑门50让电信号Vr通过。同样，当寻址信号被与行Rn的地址相对应的第一导电轨道子集13a传送时，控制电路RDn让来自行Rn的电信号Vr通过，也就是说，所通过的电信号的特性取决于该行Rn与在相同时刻被供电的列Cm的交叉点处的阻抗。因此电信号Vr经由接口连接器12传送给控制系统，控制系统处理触摸传感器10传送的电信号，从而检测出受压或接触的区域。当其它的行Rn不被允许传送电信号Vr时，信号C和接地信号GND可以控制那些行Rn接地。因此，把与矩阵网络的每一行和每一列关联的控制电路集成到触摸传感器10中，使得能够限制用于触摸传感器运转，尤其是矩阵网络的要被顺序扫描的导电轨道的行和列的数量。这种类型的控制电路尤其用于包含许多行和列的高分辨率触摸传感器。因此，例如当触摸传感器包含2000行和1500列时，与每一行关联的每一个控制电路的地址，可以被11个导电 轨道传送的二进制信号确定，与每一列关联的每一个控制电路的地址，可以被11个导电轨道传送的二进制信号确定。再回到前面的例子，为了控制电路CDm, RDn运转，需要8个控制信号被传送，所以具有30个导电轨道的网络可以保证具有2000行和1500列的触摸传感器的整体运转。与现有技术中管理2000行和1500列的独立运转所需的3500个导电轨道相比，这个数量是很低的。当然，本发明不限于以上给出的描述示例。
权利要求
1.一种触摸传感器，包括:触摸检测区(11)和导电轨道网络(13，14)，所述触摸检测区(11)包括导电轨道矩阵网络，所述导电轨道在第一绝缘层上构成列(Cm)并且在第二绝缘层上构成行(Rn)，所述第一和第二绝缘层被彼此相对布置，所述导电轨道网络(13，14)用于利用所述触摸传感器(10)的控制系统在所述矩阵网络的所述行(R)和所述列(C)与接口连接器(12)之间传送电信号，其特征在于包括分别与所述导电轨道矩阵网络的所述行(Rn)和所述列(Cm)关联的控制电路(RDn, CDm)，所述导电轨道网络(13，14)在所述控制电路(RDn, CDm)和所述接口连接器(12 )之间延伸。
2.如权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，所述导电轨道网络(13，14)包括用于将二进制寻址信号传送给所述控制电路(RDn，CDm)的导电轨道子集(13a，14a)。
3.如权利要求2所述的触摸传感器，其特征在于，每个控制电路(RDn，CDm)用于在接收到预定的二进制寻址信号时，向所述矩阵网络的一列(Cm)供应电压，而其它的列(Cm)被置于高阻态，以及向所述矩阵网络的一行(Rn)供应电压，而其它的行(Rn)被置于高阻态。
4.如权利要求2和3之一所述的触摸传感器，其特征在于，每个控制电路(RDn，CDm)用于在接收到预定的二进制寻址信号时，向所述矩阵网络的一行(Rn)传送电信号，而其它的行(Rn)被接地，以及向所述矩阵网络的一列(Cm)传送电信号，而其它的列(Cm)被接地。
5.如权利要求2到4之一所述的触摸传感器，其特征在于，所述矩阵网络的每一行(Rn)有一个特有的二进制寻址信号与之关联，并且所述矩阵网络的每一列(Cm)有一个特有的二进制寻址信号与之关联。
6.如权利要求5所述的触摸传感器，其特征在于，对所述导电轨道矩阵网络的所述行(Rn)和所述列(Cm)实施顺序扫描，所述导电轨道子集(13a, 14a)用于顺序传送分别与所述行和所述列关联的一组特有的二进制寻址信号。
7.如权利要求1到6之一所述的触摸传感器，其特征在于，在所述触摸传感器(10)的所述第一和第二绝缘层上实现所述控制电路(RDn，CDm)。
8.一种触摸控制屏幕，其特征在于，包括如权利要求1到7之一所述的触摸传感器和并置的显示屏幕。
全文摘要
一种触摸传感器(10)包括触摸检测区(11)和导电轨道网络(13,14)。触摸检测区(11)包括导电轨道矩阵网络，导电轨道在第一绝缘层上构成列(C)，在第二绝缘层上构成行(R)，第一和第二绝缘层被彼此相对布置，导电轨道网络(13,14)用于利用所述触摸传感器(10)的控制系统在矩阵网络的行(R)和列(C)与接口连接器(12)之间传送电信号。触摸传感器(10)包括分别与导电轨道矩阵网络中行(R)和列(C)关联的控制电路(CD,RD)，导电轨道网络(13,14)在控制电路(CD,RD)和接口连接器(12)之间延伸。所述触摸传感器尤其应用于触摸控制屏幕中。
文档编号G06F3/045GK103229131SQ201180056833
公开日2013年7月31日 申请日期2011年11月23日 优先权日2010年11月26日
发明者帕斯卡尔·若盖, 纪尧姆·拉吉利埃, 朱利安·奥利维耶 申请人:斯坦图姆公司